PROCEDIMIENTO PARA LA EXPLOTACION DE UN HORNO METALURGICO DE FUSION Y HORNO.

Procedimiento para la explotación de un horno (2) metalúrgico de fusión,

de manera especial para la explotación de un horno de arco eléctrico, en cuya explotación se respeta una pluralidad de parámetros de la explotación dentro de límites establecidos de antemano, empleándose con esta finalidad un dispositivo (1) de control o de regulación, caracterizado porque el dispositivo (1) de regulación o de control presenta una unidad convencional (9) de control o de regulación y una unidad Fuzzy (10) de regulación, que dirige sus respectivas magnitudes de ajuste (StK, StF) hacia, al menos, un mediador (11), calculando el mediador (11) la señal de ajuste, que es empleada, de conformidad con un coeficiente de ponderación (F) establecido de antemano a partir de las magnitudes de regulación, que proceden de la unidad convencional (9) de control o de regulación y de la unidad Fuzzy (10) de regulación (10)

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W07007982EP.

Solicitante: SMS DEMAG AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: EDUARD-SCHLOEMANN-STRASSE 4,40237 DUSSELDORF.

Inventor/es: SCHUBERT, MANFRED, KRUGER, KLAUS, DORNDORF,MARKUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H05B7/148 SECCION H — ELECTRICIDAD.H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05B CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.H05B 7/00 Calefacción por descarga eléctrica (antorchas de plasma H05H 1/26). › Control automático de la potencia (disposiciones para el avance de los electrodos H05B 7/109; disposiciones para el avance automático de los electrodos para la soldadura o corte con arco en líneas continuas o por puntos B23K 9/12; disposición de los electrodos en los hornos F27D 11/10; regulación de las características eléctricas de los arcos G05F 1/02).

Clasificación PCT:

  • H05B7/148 H05B 7/00 […] › Control automático de la potencia (disposiciones para el avance de los electrodos H05B 7/109; disposiciones para el avance automático de los electrodos para la soldadura o corte con arco en líneas continuas o por puntos B23K 9/12; disposición de los electrodos en los hornos F27D 11/10; regulación de las características eléctricas de los arcos G05F 1/02).
PROCEDIMIENTO PARA LA EXPLOTACION DE UN HORNO METALURGICO DE FUSION Y HORNO.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la explotación de un horno metalúrgico de fusión y horno.

La invención se refiere a un procedimiento para la explotación de un horno metalúrgico de fusión, especialmente para la explotación de un horno de arco eléctrico, en cuya explotación se respeta una pluralidad de parámetros de la explotación dentro de límites establecidos de antemano, en caso dado variables en función del tiempo, utilizándose con esta finalidad un dispositivo de control o de regulación. Por otra parte, la invención se refiere a un horno metalúrgico de fusión, especialmente se refiere a un horno de arco eléctrico.

En un horno metalúrgico de fusión del tipo que ha sido citado se funde chatarra metálica por medio de energía eléctrica. Este proceso es parte integrante de la obtención del acero. En este caso está presente, en la mayoría de los casos, una pluralidad de arcos eléctricos, que se establecen entre los vértices de los electrodos y el producto en fusión, cuyos arcos eléctricos proporcionan el calor necesario para el proceso de fusión en forma de energía térmica.

Para una obtención de acero, de manera eficiente y con ahorro de energía, tienen que ajustarse de forma óptima los flujos de materia y de energía. Con esta finalidad se conocen instalaciones de control y de regulación, que controlan o bien que regulan los hornos que han sido citados al principio. Ejemplos a este respecto han sido descritos en la publicación US 5 205 979, en la publicación WO 02/28146 A1, en la publicación DE 197 11 453 A1, en la publicación EP 0 036 122 B1, en la publicación DE 44 15 727 A1, en la publicación WO 02/063927 y en la publicación WO 99/23264.

Para llevar a cabo la realización de una explotación del horno eficiente con respecto a las necesidades energéticas y con respecto a la productividad pueden establecerse de antemano las siguientes magnitudes de ajuste en el desarrollo de la fusión, en función del proceso:

• intensidad de la corriente eléctrica de cada uno de los arcos eléctricos y la tensión de la línea exterior o bien la tensión continua,
• la reactancia de la bobina de choque,
• el flujo volumétrico de gas natural y de oxígeno de cada uno de los quemadores,
• el flujo volumétrico del oxígeno aportado para la post-combustión,
• el flujo volumétrico del oxígeno y el flujo másico del carbón menudo de cada uno de los inyectores para la generación de la escoria esponjosa,
• la velocidad de transporte del hierro reducido directamente,
• la velocidad de transporte de la chatarra, que es aportada en continuo y
• la velocidad de transporte del hierro en bruto líquido.

La especificación de los valores se lleva a cabo hoy en día en la mayoría de los casos en forma de controles en función del tiempo desde el inicio de la fusión o en función de la energía aportada. Puesto que el proceso sólo lleva a cabo este cálculo de una manera condicionada, son de rutina diaria las intervenciones manuales o bien, en general, las especificaciones manuales.

Por otra parte, existen enfoques para regular algunas de las magnitudes de ajuste citadas en función del estado del proceso. En este caso, se lleva a cabo la descripción del estado del proceso, entre otras cosas, por medio de las temperaturas más diversas del agua de refrigeración, de la emisión de ruido del horno, de la composición de los gases de escape y de diversos valores característicos eléctricos tal como, por ejemplo, el coeficiente de distorsión de la corriente eléctrica. Los reguladores correspondientes están montados en forma de reguladores clásicos, como reguladores de campo característico o como redes neuronales. La característica típica de los reguladores existentes consiste en que se considera aisladamente cada una de las tareas individuales de regulación. Las interfaces de usuario (HMI) son, por consiguiente, correspondientemente específicas y están realizadas de manera no unitaria. Por otra parte sucede que el ajuste de los parámetros de los postulados conocidos de regulación requiere conocimientos técnicos fundamentados de la tecnología de control y de regulación. Esto dificulta considerablemente la optimización de la explotación. Teniendo en consideración las oscilaciones del proceso a largo plazo, como las que resultan, por ejemplo, de la calidad de la chatarra o del espectro de la producción, una explotación más eficiente requiere, sin embargo, precisamente esta optimización.

En el caso de los dispositivos conocidos de control o bien de regulación constituye un inconveniente, por lo tanto, el que se da una baja transparencia de la unidad. Hasta el presente se trabaja de manera preferente con una explotación manual o únicamente parcialmente automatizada. Por consiguiente únicamente existe una aplicación controlada de los recursos (productos para la explotación y tiempo) y hasta el presente no existe una consideración en conjunto del proceso de fusión.

Así mismo, únicamente existen regulaciones hasta ahora para los sistemas parciales, por ejemplo para el control de los quemadores y para la regulación de la escoria esponjosa.

Por consiguiente no existe una aplicación óptima de la energía. Igualmente se requiere un coste administrativo relativamente elevado para conseguir una productividad de la instalación que permanezca a nivel constante.

Por último existe un gran riesgo como consecuencia de las perturbaciones en la explotación y los tiempos de detención, que resultan como consecuencia de que las necesarias intervenciones manuales no son realizadas a tiempo o son realizadas de una forma inadecuada.

Por consiguiente, la invención tiene como tarea proponer un procedimiento para la explotación de un horno metalúrgico de fusión, especialmente para la explotación de un horno de arco eléctrico, así como un horno, con el cual se eviten o al menos se reduzcan los inconvenientes citados. Por consiguiente, se alcanzaría una eficiencia mejorada, es decir una aplicación más económica de los recursos y un tiempo del procedimiento reducido de manera óptima. Por lo tanto debe proporcionarse un sistema de conducción del proceso para la detección y para la regulación integral del proceso de fusión de un horno de arco eléctrico.

La solución de esta tarea por medio de la invención se caracteriza, con respecto al procedimiento, porque el dispositivo de control o de regulación presenta un control o una regulación convencional y una regulación Fuzzy, que dirigen sus respectivas magnitudes de ajuste hasta, al menos, un mediador programable, calculando el mediador, al menos único, la señal que es empleada de conformidad con un coeficiente de ponderación, que está establecido de antemano, a partir de las magnitudes de ajuste que proceden del control o de la regulación convencionales y que proceden de la regulación Fuzzy.

El mediador puede combinar básicamente tanto las magnitudes de ajuste de un control (sistema de nivel 1) y una regulación convencional así como también un control y una regulación Fuzzy.

Todos los componentes individuales, que son empleados, están constituidos en este caso de manera equivalente (con una interfaz hombre-máquina HMI unitaria).

El parámetro reglado de la explotación puede ser la intensidad de un quemador, con el que se calienta el material en el horno.

Este parámetro puede ser también la absorción de potencia de un arco eléctrico, con el que se calienta el material en el horno.

El parámetro puede ser así mismo la reactancia de una línea de alimentación con inclusión de la bobina de choque hasta un arco eléctrico, con el que se calienta el material en el horno.

El parámetro puede ser así mismo la intensidad de un post-quemador, con el que se calienta el material en el horno.

Así mismo puede ser un parámetro que esté correlacionado con la cantidad de la escoria esponjosa, que se encuentre en el horno.

El parámetro puede ser así mismo la cantidad de un gas introducido en un elemento de calefacción del horno. De manera preferente, el gas puede ser oxígeno o gas natural.

El parámetro reglado de la explotación puede ser, de la misma manera, la cantidad aportada de hierro.

Con cada parámetro reglado de la explotación puede estar...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la explotación de un horno (2) metalúrgico de fusión, de manera especial para la explotación de un horno de arco eléctrico, en cuya explotación se respeta una pluralidad de parámetros de la explotación dentro de límites establecidos de antemano, empleándose con esta finalidad un dispositivo (1) de control o de regulación, caracterizado porque el dispositivo (1) de regulación o de control presenta una unidad convencional (9) de control o de regulación y una unidad Fuzzy (10) de regulación, que dirige sus respectivas magnitudes de ajuste (StK, StF) hacia, al menos, un mediador (11), calculando el mediador (11) la señal de ajuste, que es empleada, de conformidad con un coeficiente de ponderación (F) establecido de antemano a partir de las magnitudes de regulación, que proceden de la unidad convencional (9) de control o de regulación y de la unidad Fuzzy (10) de regulación (10).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro reglado de la explotación es la intensidad de un quemador, con el que se calienta el material en el horno (2).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro reglado de la explotación es la absorción de potencia de un arco eléctrico, con el que se calienta el material en el horno (2).

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro reglado de la explotación es la reactancia de un conducto de alimentación con inclusión de la bobina de choque hacia un arco eléctrico, con el que se calienta el material en el horno (2).

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro reglado de la explotación es la intensidad de un post-quemador, con el que se calienta el material en el horno (2).

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el parámetro reglado de la explotación es un parámetro, que está en correlación con la cantidad de escoria esponjosa, que se encuentra en el horno (2).

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como parámetro reglado de la explotación se toma en consideración la cantidad de un gas introducido en un elemento de calefacción del horno (2).

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como parámetro reglado de la explotación se toma en consideración la cantidad aportada del hierro.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque se tratan en una sola regulación (1) al menos dos de los parámetros reglados de la explotación.

10. Horno (1) metalúrgico de fusión, de manera especial horno de arco eléctrico, en cuya explotación se respeta una pluralidad de parámetros de la explotación, por medio de un dispositivo (1) de control o de regulación, dentro de límites establecidos de antemano, de manera especial para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo (1) de control o de regulación presenta una unidad convencional (9) de control o de regulación y una unidad Fuzzy (10) de regulación, estando conectadas las dos unidades (9, 10) de regulación con, al menos, un mediador (11) programable, que es adecuado para llevar a cabo el cálculo de la señal de ajuste, que es empleada, de conformidad con un coeficiente de ponderación (F) establecido de antemano, a partir de las magnitudes de ajuste que proceden de la unidad convencional (9) de control o de regulación y de la unidad Fuzzy de regulación.

11. Horno, según la reivindicación 10, caracterizado porque con cada parámetro reglado de la explotación está asociado un mediador (11) propio.


 

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